从开始选型到最终定版一枚语音芯片是如何让体温计能够“发出声音说话”的。近些年来红外体温计已经走进千家万户。像额温枪、耳温枪这类产品测量体温后直接报出数字比看着屏幕去看数字要方便得多。特别是在给老人和孩子使用的时候语音反馈的体验明显更好。不过做硬件的工程师们都清楚语音播报看似简单实际做起来有不少麻烦。上电启动慢、休眠漏电、语音内容没法更改、抗干扰差等这类问题一个接着一个让人犯难。近期我们在量产项目中采用了一颗语音芯片型号是WT588F02 - 8S - C。这枚芯片上电初始化的时间为40毫秒在语音芯片中这一指标较为出色。那么我们就围绕该芯片谈论红外体温计语音方案的硬件设计、软件控制以及量产需要留意的相关事宜 。一、为什么体温计对“上电速度”特别敏感红外体温计一般是依靠电池来提供电力的。为了提升产品续航大部分时间它就处在休眠或者是关机的状态。当用户按下测量键之后系统就必须赶紧去做下面这些事情。传感器上电并稳定MCU唤醒并采集温度计算温度值语音芯片上电并播放结果要是语音芯片初始化过于缓慢那么整个流程就会卡在最后那一个步骤。用户按下按键之后需要等待一秒到两秒左右才能听到声音这样的体验就变得很差劲。WT588F02 - 8S - C上电初始化时间的典型值是40ms。实际测试从供电稳定到能够接收第一条控制指令确实可以控制在50ms以内。这便意味着体温计的主控MCU被唤醒之后不需要专门去等待语音芯片处于就绪状态直接发送代码就可以进行放音操作。二、硬件怎么接最简方案只需两根线使用SOP8封装的芯片引脚数量不多这对于空间紧凑的体温计来说就比较合适。还推荐了一线串口模式这种模式仅仅占用MCU的一个IO口。请您提供具体需要改写的文章内容这样我才能按照要求进行改写。VDD6脚接2.2V~5.5V电源体温计常用3V或3.7V锂电池均可直接供电GND8脚共地DATA2脚接MCU的一个GPIO用于发送控制指令BUSY1脚可选接MCU的另一个GPIO用于判断播放状态PWM7脚和 PWM-5脚直接驱动8Ω/0.5W喇叭或者外接功放存在一个容易被忽略的细节。芯片的那个IO2也就是DATA引脚是不可以去加上拉电阻的。资料中表明在上电的时候IO2如果处于高电平状态就有可能会让IC进入非工作模式。所以MCU这一方面对于这个引脚建议配置成开漏输出或者普通推挽输出并且外部是不加上拉电阻的。如果是喇叭驱动的情况要是体温计外壳空间足够的话直接用PWM来推动小喇叭就可以了。很多额温枪使用的是8Ω、0.5W的微型喇叭声音的清晰度足够用来报数。若你希望获得更为响亮的音效那么不妨外挂上那个WT1312功放。还有十分重要的提醒资料中提及使用4R的喇叭或者并联喇叭有可能会致使芯片PWM出现LATCH - UP的情况如此一来便无法进行播放需要重新上电才能够恢复如果情况严重还极有可能将芯片烧毁。所以喇叭阻抗建议选择8Ω不要使用4Ω。三、低功耗待机5μA不播放时几乎不耗电对于电池供电的物件人们会担忧漏电情况。那WT588F02 - 8S - C的休眠电流典型值是小于5μA。在实际测试当中能够达到这个数值但是必须是外部电路去配合才可以。进入休眠的条件是芯片播放完毕之后让DATA和CLK如果使用两线模式的话电平稳定200ms这时候芯片就会自己进入休眠状态。而且不需要额外去发送休眠指令。针对省电设计方面存在着两个建议。播放完毕之后MCU将DATA引脚拉低。芯片IO中默认存在220K的下拉电阻拉低DATA能够防止倒灌电流。如果使用BUSY引脚来判断播放状态播放时该引脚为低电平停止时则为高电平MCU能够利用它来确定何时切断语音芯片电源。但大多数时候不切断电源也没有问题待机电流为5μA对电池的影响非常小。四、语音内容怎么更新不用换芯片不用返厂传统的OTP语音芯片一旦进行烧录就很难再进行更改库存备货存在较高的风险。WT588F02 - 8S - C是FLASH型芯片其中有着220KB的Flash。客户可以借助配套的USB下载器自行对语音内容进行更换。那么这意味着什么体温计厂商可以先将硬件制作出来进行备货在最后阶段使用下载器将语音内容进行烧录。如果产品销售到不同地区需要不同语言比如中文、英文、其他语种等或者测量范围、报警阈值需要进行调整直接对语音文件进行更新就可以不需要对硬件进行改动。烧录流程大致是这样的通过唯创知音官方的语音制作平台将WAV采样率≤16kHz单声道或者MP3采样率≤24kHz转换成芯片能够识别的格式再使用下载器通过IO1、IO2引脚来进行烧写。五、控制时序一线串口的波形怎么做体温计中的主控MCU发送一个语音地址芯片便开始播放相应的温度播报。举例来说“三十六点五摄氏度”属于一段语音地址被设定成0x01此时MCU发送0x01就可以了。一线串口的发码规则存在着一些不同之处它不是常见的普通PWM编码或者曼彻斯特编码而是通过电平宽度的比例来表示0和1。逻辑1高电平600μs低电平200μs比例3:1逻辑0高电平200μs低电平600μs比例1:3在发码之前存在着一个起始条件。首先需要把DATA线拉低时长处于5ms到20ms之间推荐是5ms。接着发送16位数据先发送高字节再发送低字节并且每个字节里头低位是在前面的。存在一个容易出现状况的前提要是发码之前DATA已经是低电平那就需要先拉高保持时长≥5ms之后再去拉低5ms。这个“拉高5ms”不能够省略掉否则在某些状况下芯片就不会响应。那单字节还是双字节怎么选择资料里说得非常清楚明白当语音地址总数小于224段的时候默认是单字节发码地址范围是00H到DFH当大于等于224段的时候就自动切换成双字节发码范围是0000H到03E7H。体温计一般不需要使用很多段落一个刻度就足够了。六、PCB布局的三条铁律资料当中经常提到的那几个要点我们自己在遇到挫折之后发现它们确实是非常重要的。首先第一点电容要紧紧贴着芯片。VDD脚旁边的104或者106电容得是离芯片越近越好。芯片VDD脚、电容以及GND脚所形成的回路长度得把控在4厘米以内。要是布线绕远芯片播放的时候就容易受到电源波动的影响资料里明明白白写着“电源波动别超过1.3V”这个余量是比较小的。第二点GND不要直接去铺铜。语音芯片的GND管脚先连接一根20mil的线到电容负极。经过电容之后再进行铺铜。如果使用过孔的话至少要打两个并且过孔要放置在电容后面。很多人图省事直接大面积铺地结果反而引入干扰。还有第三点MCU到DATA引脚之间要串联一个1K电阻这能够减少MCU那边的数字噪声耦合到语音芯片。别看是小细节量产时遇到通信不稳定这个电阻往往就能解决问题。七、关于静电防护别小看冬天干燥环境资料里第19页有关于 ESD 问题的讲述这表明厂家在这方面是有实际经验的。测试结果显示芯片的 1 脚是 BUSY4 脚是烧写口7 脚是 PWM 输出并且它们对于接触式 6KV 静电的抗性是比较薄弱的。体温计的外壳通常存在开口这就是红外传感器的窗口。静电常常会轻易地进入其中。给出的建议如下外壳上尽量让语音芯片远离通风口和按键缝隙如果PCB空间允许在敏感引脚附近加TVS管或RC吸收电路SMT贴片环节务必确认工厂有良好的静电防护普通衣服走动就能产生1KV静电虽然不至于立即损坏芯片但累积风险不能忽视八、音质与音量PWM直推够用吗WT588F02 - 8S - C可以支持16位PWM/DAC输出。直接使用PWM来推动8欧喇叭在安静的地方播报温度数字其清晰度还比较足够。如果环境比较嘈杂比如医院门诊相关的情况存在两个方向可以进行考虑。外接WT4890这类AB类功放能把功率推到1W左右改用DAC输出模式再加一级RC滤波资料推荐二级RC电路然后送入功放DAC模式下音质从理论层面来看更为优良。但是需要注意的是在DAC模式中BUSY引脚的响应时间会出现变长的情况。在发码之后BUSY需要经过30ms到65ms才会发生变化。而对于PWM模式来说BUSY发生变化只需要500μs到35ms。如果体温计对于“按下即播”的实时性有较高的要求那么PWM模式就会更加合适了。九、总结这颗芯片适合什么样的体温计关于 WT588F02 - 8S - C其所凸显出来的优势有三个。第一个是上电速度较快的第二个是处于休眠状态下较为省电的第三个是语音能够进行更换的。如果你正在做一款需要快速响应的红外体温计40ms的初始化时间可以让你忽略语音环节的延时如果是电池供电产品5μA的待机电流几乎可以忽略不计如果担心备货风险可擦写的FLASH方案让你不用压一堆不同语音版本的库存有几点需要留意。DATA引脚不要进行上拉。PWM输出不要采用4Ω喇叭。PCB布线需要优先考虑电容。将这些都处理妥当之后这芯片能够让你制作出响应快、功耗低、生产灵活的语音报温体温计。
红外体温计语音播报温度IC方案：WT588F02-8S-C 40ms快速上电播报
从开始选型到最终定版一枚语音芯片是如何让体温计能够“发出声音说话”的。近些年来红外体温计已经走进千家万户。像额温枪、耳温枪这类产品测量体温后直接报出数字比看着屏幕去看数字要方便得多。特别是在给老人和孩子使用的时候语音反馈的体验明显更好。不过做硬件的工程师们都清楚语音播报看似简单实际做起来有不少麻烦。上电启动慢、休眠漏电、语音内容没法更改、抗干扰差等这类问题一个接着一个让人犯难。近期我们在量产项目中采用了一颗语音芯片型号是WT588F02 - 8S - C。这枚芯片上电初始化的时间为40毫秒在语音芯片中这一指标较为出色。那么我们就围绕该芯片谈论红外体温计语音方案的硬件设计、软件控制以及量产需要留意的相关事宜 。一、为什么体温计对“上电速度”特别敏感红外体温计一般是依靠电池来提供电力的。为了提升产品续航大部分时间它就处在休眠或者是关机的状态。当用户按下测量键之后系统就必须赶紧去做下面这些事情。传感器上电并稳定MCU唤醒并采集温度计算温度值语音芯片上电并播放结果要是语音芯片初始化过于缓慢那么整个流程就会卡在最后那一个步骤。用户按下按键之后需要等待一秒到两秒左右才能听到声音这样的体验就变得很差劲。WT588F02 - 8S - C上电初始化时间的典型值是40ms。实际测试从供电稳定到能够接收第一条控制指令确实可以控制在50ms以内。这便意味着体温计的主控MCU被唤醒之后不需要专门去等待语音芯片处于就绪状态直接发送代码就可以进行放音操作。二、硬件怎么接最简方案只需两根线使用SOP8封装的芯片引脚数量不多这对于空间紧凑的体温计来说就比较合适。还推荐了一线串口模式这种模式仅仅占用MCU的一个IO口。请您提供具体需要改写的文章内容这样我才能按照要求进行改写。VDD6脚接2.2V~5.5V电源体温计常用3V或3.7V锂电池均可直接供电GND8脚共地DATA2脚接MCU的一个GPIO用于发送控制指令BUSY1脚可选接MCU的另一个GPIO用于判断播放状态PWM7脚和 PWM-5脚直接驱动8Ω/0.5W喇叭或者外接功放存在一个容易被忽略的细节。芯片的那个IO2也就是DATA引脚是不可以去加上拉电阻的。资料中表明在上电的时候IO2如果处于高电平状态就有可能会让IC进入非工作模式。所以MCU这一方面对于这个引脚建议配置成开漏输出或者普通推挽输出并且外部是不加上拉电阻的。如果是喇叭驱动的情况要是体温计外壳空间足够的话直接用PWM来推动小喇叭就可以了。很多额温枪使用的是8Ω、0.5W的微型喇叭声音的清晰度足够用来报数。若你希望获得更为响亮的音效那么不妨外挂上那个WT1312功放。还有十分重要的提醒资料中提及使用4R的喇叭或者并联喇叭有可能会致使芯片PWM出现LATCH - UP的情况如此一来便无法进行播放需要重新上电才能够恢复如果情况严重还极有可能将芯片烧毁。所以喇叭阻抗建议选择8Ω不要使用4Ω。三、低功耗待机5μA不播放时几乎不耗电对于电池供电的物件人们会担忧漏电情况。那WT588F02 - 8S - C的休眠电流典型值是小于5μA。在实际测试当中能够达到这个数值但是必须是外部电路去配合才可以。进入休眠的条件是芯片播放完毕之后让DATA和CLK如果使用两线模式的话电平稳定200ms这时候芯片就会自己进入休眠状态。而且不需要额外去发送休眠指令。针对省电设计方面存在着两个建议。播放完毕之后MCU将DATA引脚拉低。芯片IO中默认存在220K的下拉电阻拉低DATA能够防止倒灌电流。如果使用BUSY引脚来判断播放状态播放时该引脚为低电平停止时则为高电平MCU能够利用它来确定何时切断语音芯片电源。但大多数时候不切断电源也没有问题待机电流为5μA对电池的影响非常小。四、语音内容怎么更新不用换芯片不用返厂传统的OTP语音芯片一旦进行烧录就很难再进行更改库存备货存在较高的风险。WT588F02 - 8S - C是FLASH型芯片其中有着220KB的Flash。客户可以借助配套的USB下载器自行对语音内容进行更换。那么这意味着什么体温计厂商可以先将硬件制作出来进行备货在最后阶段使用下载器将语音内容进行烧录。如果产品销售到不同地区需要不同语言比如中文、英文、其他语种等或者测量范围、报警阈值需要进行调整直接对语音文件进行更新就可以不需要对硬件进行改动。烧录流程大致是这样的通过唯创知音官方的语音制作平台将WAV采样率≤16kHz单声道或者MP3采样率≤24kHz转换成芯片能够识别的格式再使用下载器通过IO1、IO2引脚来进行烧写。五、控制时序一线串口的波形怎么做体温计中的主控MCU发送一个语音地址芯片便开始播放相应的温度播报。举例来说“三十六点五摄氏度”属于一段语音地址被设定成0x01此时MCU发送0x01就可以了。一线串口的发码规则存在着一些不同之处它不是常见的普通PWM编码或者曼彻斯特编码而是通过电平宽度的比例来表示0和1。逻辑1高电平600μs低电平200μs比例3:1逻辑0高电平200μs低电平600μs比例1:3在发码之前存在着一个起始条件。首先需要把DATA线拉低时长处于5ms到20ms之间推荐是5ms。接着发送16位数据先发送高字节再发送低字节并且每个字节里头低位是在前面的。存在一个容易出现状况的前提要是发码之前DATA已经是低电平那就需要先拉高保持时长≥5ms之后再去拉低5ms。这个“拉高5ms”不能够省略掉否则在某些状况下芯片就不会响应。那单字节还是双字节怎么选择资料里说得非常清楚明白当语音地址总数小于224段的时候默认是单字节发码地址范围是00H到DFH当大于等于224段的时候就自动切换成双字节发码范围是0000H到03E7H。体温计一般不需要使用很多段落一个刻度就足够了。六、PCB布局的三条铁律资料当中经常提到的那几个要点我们自己在遇到挫折之后发现它们确实是非常重要的。首先第一点电容要紧紧贴着芯片。VDD脚旁边的104或者106电容得是离芯片越近越好。芯片VDD脚、电容以及GND脚所形成的回路长度得把控在4厘米以内。要是布线绕远芯片播放的时候就容易受到电源波动的影响资料里明明白白写着“电源波动别超过1.3V”这个余量是比较小的。第二点GND不要直接去铺铜。语音芯片的GND管脚先连接一根20mil的线到电容负极。经过电容之后再进行铺铜。如果使用过孔的话至少要打两个并且过孔要放置在电容后面。很多人图省事直接大面积铺地结果反而引入干扰。还有第三点MCU到DATA引脚之间要串联一个1K电阻这能够减少MCU那边的数字噪声耦合到语音芯片。别看是小细节量产时遇到通信不稳定这个电阻往往就能解决问题。七、关于静电防护别小看冬天干燥环境资料里第19页有关于 ESD 问题的讲述这表明厂家在这方面是有实际经验的。测试结果显示芯片的 1 脚是 BUSY4 脚是烧写口7 脚是 PWM 输出并且它们对于接触式 6KV 静电的抗性是比较薄弱的。体温计的外壳通常存在开口这就是红外传感器的窗口。静电常常会轻易地进入其中。给出的建议如下外壳上尽量让语音芯片远离通风口和按键缝隙如果PCB空间允许在敏感引脚附近加TVS管或RC吸收电路SMT贴片环节务必确认工厂有良好的静电防护普通衣服走动就能产生1KV静电虽然不至于立即损坏芯片但累积风险不能忽视八、音质与音量PWM直推够用吗WT588F02 - 8S - C可以支持16位PWM/DAC输出。直接使用PWM来推动8欧喇叭在安静的地方播报温度数字其清晰度还比较足够。如果环境比较嘈杂比如医院门诊相关的情况存在两个方向可以进行考虑。外接WT4890这类AB类功放能把功率推到1W左右改用DAC输出模式再加一级RC滤波资料推荐二级RC电路然后送入功放DAC模式下音质从理论层面来看更为优良。但是需要注意的是在DAC模式中BUSY引脚的响应时间会出现变长的情况。在发码之后BUSY需要经过30ms到65ms才会发生变化。而对于PWM模式来说BUSY发生变化只需要500μs到35ms。如果体温计对于“按下即播”的实时性有较高的要求那么PWM模式就会更加合适了。九、总结这颗芯片适合什么样的体温计关于 WT588F02 - 8S - C其所凸显出来的优势有三个。第一个是上电速度较快的第二个是处于休眠状态下较为省电的第三个是语音能够进行更换的。如果你正在做一款需要快速响应的红外体温计40ms的初始化时间可以让你忽略语音环节的延时如果是电池供电产品5μA的待机电流几乎可以忽略不计如果担心备货风险可擦写的FLASH方案让你不用压一堆不同语音版本的库存有几点需要留意。DATA引脚不要进行上拉。PWM输出不要采用4Ω喇叭。PCB布线需要优先考虑电容。将这些都处理妥当之后这芯片能够让你制作出响应快、功耗低、生产灵活的语音报温体温计。
